基尔中国 精巧型压力变送器的产品结构及工作原理

产品结构

1. 核心组成部件

压力敏感元件：通常采用扩散硅传感器、陶瓷电容传感器或单晶硅压阻式传感器，直接感受被测介质压力

信号处理电路：包含放大模块、温度补偿模块和转换模块，位于不锈钢壳体内

外壳结构：采用全不锈钢材质（如1Cr18Ni9Ti），具有良好的耐腐蚀性和机械强度

过程连接件：提供多种接口形式，如M20×1.5、G1/2、1/2NPT等

电气连接：通常采用赫斯曼接头或电缆引出式，防护等级达IP65

2. 结构特点

体积小巧：总高约166mm，重量轻（约1-2.4kg），便于安装在狭小空间

模块化设计：传感器与信号处理电路高度集成，形成紧凑的整体结构

隔离防腐：采用不锈钢隔离膜片，适用于与接触材质兼容的气体和液体介质

多种膜片选择：包括齐平膜片、钽膜片等多种形式，适应不同测量需求

工作原理

1. 基本工作流程

压力感知阶段：被测介质的压力作用于敏感元件（常用压阻式、电容式芯片），使元件产生物理形变

信号转换阶段：敏感元件的物理变化转化为微弱的电信号（如电阻变化对应电压变化、电容变化对应电容量变化）

信号处理阶段：微弱电信号经放大电路放大，再通过温度补偿、线性校正电路修正误差

信号输出阶段：处理后的电信号转换为标准工业信号（如4-20mA电流信号、RS485数字信号）

2. 详细工作原理

压阻式传感器原理

扩散硅传感器：被测介质压力直接作用于传感器的膜片上（不锈钢或陶瓷），使膜片产生与介质压力成正比的微位移，导致传感器的电阻值发生变化

惠斯通电桥：在硅片上扩散四个高精度电阻形成电桥，压力导致电阻变化使电桥失衡，输出与压力成正比的电压信号

信号处理：输出的电信号通过24位AD数字芯片的放大和非线性矫正补偿，产生与输入压力成线性对应关系的电压、电流信号

电容式传感器原理

差动电容器结构：由测量膜片与两侧绝缘片上的电极各组成一个电容器

压力转换：当两侧压力不一致时，测量膜片产生位移，其位移量和压力差成正比，两侧电容量不等

信号解调：通过振荡和解调环节，将电容变化转换为与压力成正比的信号

3. 特殊功能原理

温度补偿：内置温度传感器作为参考值，通过计算机自动测试和激光调阻工艺进行宽温度范围的零点和灵敏度温度补

HART协议：在4-20mA模拟信号上叠加数字信号，实现远程参数设定与通信

过载保护：膜片与基体的间隙设计（通常为0.1毫米）限制位移，防止传感器过大变形

应用特点

高精度测量：精度可达0.075%FS，稳定性好（年漂移小于0.25%FS）

宽测量范围：典型测量范围为-100KPa～60MPa，可覆盖表压、绝压和负压测量

环境适应性强：工作温度范围-40℃～85℃，适用于各种工业环境

输出信号多样：主要提供4-20mA二线制输出，也可选0-10V、RS485等输出形式

安装简便：可直接任意位置安装，无需特殊支架，适用于电厂蜗壳、油压、空压机压力等现场

精巧型压力变送器凭借其结构紧凑、高精度、稳定性好和安装简便等优势，广泛应用于工业自动化、石油化工、制药、航空航天等领域，是现代工业控制中不可或缺的压力测量设备。